CS271454B2

CS271454B2 - Cell for electrolysis of sodium chloride into sodium chlorate

Info

Publication number: CS271454B2
Application number: CS819667A
Authority: CS
Inventors: David G Hatherley; Roy E Williams
Original assignee: Erco Ind Ltd
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1990-10-12
Also published as: CS966781A2

Abstract

The cell consists of a cathode end plate (54) produced of soft steel and a titan anode plate (66) positioned parallel to the cathode end plate (54) and a set of parallel electrode cathode plates (56) made of a thin, soft steel welded to the corresponding vertical cuttings (62) made in the cathode plate (54),in the direction of the anode end plate (66), where the set of the thin parallel electrode anode plates (68), made of titan with an electrically conductive surface, is welded to the corresponding parallel vertical grooves (74) in the anode end plate (66) and from the anode end plate (66) to the cathode end plate (54), there are interposed cathode plates (56) that form a set of passageways in between a soft steel distribution inlet piping (50) is welded to the cathode end plate (54) and to the frame (64), that is welded to the cathode end plate (54), and the frame (64) is connected only to the anode end plate (66) through a sealing (90), isolation bolt (92), couplers (93) and a washer (95) and is isolated from the anode end plate (66), and the outtake collecting piping (52), made of a soft steel, is welded to the frame (64) and to the cathode end plate (54).<IMAGE>

Description

Vynález se týká článku pro elektrolýzu chloridu sodného na chlorečnan sodný·The present invention relates to a cell for the electrolysis of sodium chloride to sodium chlorate.

Chlorečnan sodný je hodnotná průmyslová chemikálie₉ která se vyrábí elektrolyticky z vodných roztoků chloridu sodného*Sodium chlorate is a valuable industrial chemical ₉ which is produced electrolytically from aqueous sodium chloride solutions *

Způsob výroby chlorečnanu sodného, stejně jako zařízení к provádění tohoto způsobu, jsou známé a v patentové literatuře je uvedena řada opatření, která směřují například ke zvýšení jakosti výrobku a snížení výrobních nákladů při jeho výrobě·The process for the production of sodium chlorate, as well as the apparatus for carrying out the process, are known, and a number of measures are mentioned in the patent literature, which aim, for example, to increase the quality of the product and reduce the manufacturing cost of its production.

Zvláště dobrých výsledků se dosud dosahovalo při elektrolytické výrobě chlorečnanů alkalických kovů, prováděné postupem, který popsal J· Plech v kanadském patentu č· 850 080· Při tomto postupu se v elektrolyzéru elektrolyticky rozkládá vodný roztok chloridu alkalického kovu a výsledný roztok se z článku cirkuluje první zónou, ve které se produkty elektrolýzy chemicky slučují, v přítomnosti vody a kyseliny chlomé, na chlorečnan a druhou zónou, ve které se chlornan a kyselina chlorná chemicky převedou na chlorečnan· Týž autor popsal elektrolyzér vhodný pro výrobu chlorečnanů v US patentu č· 3 785 951 ·Particularly good results have been achieved so far in the electrolytic production of alkali metal chlorates by the method described in J · Sheet in Canadian Patent No. 850,080. In this process, an aqueous alkali metal chloride solution is electrolytically decomposed in an electrolytic cell and the resulting solution is circulated a zone in which electrolysis products chemically merge, in the presence of water and chlorine acid, to chlorate, and a second zone in which hypochlorite and hypochlorous acid are chemically converted to chlorate · The same author described an electrolyzer suitable for the production of chlorates in US Patent No. 3,785 951 ·

Dosahované výtěžky, zvláště s ohledem na spotřebu elektrické energie a ekonomiku výroby jsou uspokojivé jen částečně a vyžadují dalšího zlepSení· Dosavadní nevýhody je možné významně omezit, pokud se při výrobě použije článku podle vynálezu·The yields achieved, in particular with regard to electricity consumption and production economy, are only partially satisfactory and require further improvement.

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že článek tvoří katodová koncová deska vyrobená z měkké oceli a titanová anodová koncová deska umístěná paralelně ke katodové koncové desce, množina paralelních elektrodových katodových desek a tenké měkké oceli při vařená к příslušným vertikálním zářezům vytvořeným v katodové koncové desce směrem к anodové koncové desce, množina paralelních tenkých elektrodových anodových desek vyrobených z titanu 8 elektricky vodivým povrchem je při vařena do příslušných paralelních vertikálních drážek v anodové koncové desoe a od anodové koncové desky směrem ke katodové koncové desce jsou proloženy katodové desky, které tvoří množinu průtokových kanálů mezi nimi, přívodní rozváděči potrubí z měkké ooeli je přivařeno ke katodové koncové desoe а к rámu, který je přivařen ke katodové konoové desce a rám je připojen к anodové koncové desce přes ucpávku, izolační šroub, návlačky a podložky, ale je od anodové koncové desky izolován, a odvodní sběrné potrubí z měkké ooeli je přivařeno к rámu a ke katodové koncové desce·The device according to the invention is characterized in that the cell comprises a cathode end plate made of mild steel and a titanium anode end plate positioned parallel to the cathode end plate, a plurality of parallel electrode cathode plates and thin mild steel cooked to respective vertical slits formed in the cathode end plate towards the anode end plate, a plurality of parallel thin electrode anode plates made of titanium 8 with an electrically conductive surface are cooked into respective parallel vertical grooves in the anode end plate and from the anode end plate towards the cathode end plate are cathode plates forming a plurality of flow channels between them, the soft ooeli inlet manifold is welded to the cathode end plate and the frame, which is welded to the cathode terminal plate, and the frame is attached to the anode end plate but is insulated from the anode end plate, and the soft ooeli exhaust manifold is welded to the frame and cathode end plate.

Výhodné zařízení podle vynálezu se vyznačuje tím, že katodová koncová deska a anodová * koncová deska mají vnější katodovou desku a vnější anodovou desku z mědi nebo hliníku spojenou explozí s povrchem na straně proti vertikálním zářezům a vertikálním drážkám·An advantageous device according to the invention is characterized in that the cathode end plate and the anode end plate have an outer cathode plate and an outer copper or aluminum anode plate connected by explosion to the surface on the side against the vertical slits and vertical grooves.

Také je výhodné, pokud katodová deska a anodová deska mají tloušťku 0,16 až 0,32 cm a průtokové kanály mají šířku 0,16 až 0,32 cm· článek podle vynálezu se s výhodou vyznačuje tím, že sousední katodové desky a anodové desky mají vzdálenost vytvořenou distančními prvky, které mají elektricky izolační vlastnosti a jsou mezi ně namontovány.It is also advantageous if the cathode plate and anode plate have a thickness of 0.16 to 0.32 cm and the flow channels have a width of 0.16 to 0.32 cm. The cell according to the invention is advantageously characterized in that adjacent cathode plates and anode plates have a distance formed by spacers having electrically insulating properties and mounted therebetween.

Je rovněž tak výhodné, pokud v článku podle vynálezu distanční prvky vždy tvoří prodloužený válcový díl o délce větší než je tloušťka katodové desky nebo anodové desky a průchod prodlouženou drážkou je tvořen uvnitř prodloužení od jedné hrany desky a hlavové části formované z nedílného celku na každém konci válcového dílu a má plochý vnitřní povrch pro připojení к vnějŠímu sousednímu povrchu katodové desky a anodové desky a plochý vnější povrch paralelní к plochému vnitřnímu povrchu, hlavové části mají vždy maximální příčný rozměr větší než je příčný rozměr válcového dílu a šířka prodloužené drážky a maximální osová tloušťka odpovídá vzdálenosti požadované mezi katodovou deskou a anodovou deskou a prodloužená drážka je opatřena pojistkou, zabraňující vysunutí distančního prvku z prodloužené drážky·It is also advantageous if, in the cell according to the invention, the spacers always form an elongated cylindrical part longer than the thickness of the cathode plate or anode plate and the passage through the elongated groove is formed within the elongation from one edge of the plate and head formed from integral at each end and the flat outer surface parallel to the flat inner surface, the head portions always having a maximum transverse dimension greater than the transverse dimension of the cylindrical part and the width of the elongated groove and the maximum axial thickness corresponds to the distance required between the cathode plate and the anode plate and the elongated groove is provided with a lock to prevent the spacer element from sliding out of the elongated groove ·

Zařízení podle vynálezu je zvláště výhodné pro způsob výroby chlorečnanu sodného, který spočívá v tom, že se elektrolýza provádí v paralelně zapojených zónách, do kterých se z jednoho zdroje dávkuje ohlorid sodný a získaný chlorečnan sodný se odvádí za vzniku jediného proudu chlorečnanu sodného, přičemž je každá z uvedených zón tvořena elektroCS 271 454 B2 lytických bezmerobránových prostorů paralelně připojených vždy к jedinému distribučně sběrnému prostoru, do kterého so dávkuje i'oztok ohloridu eodného a odkud se odvádí roztok chlorečnanu sodného, přičemž dávkovaný roztok chloridu eodného vzniká zaváděním čerstvého roztoku chloridu eodného к části jediného proudu chlorečnanu eodného úpravou hodnoty pH vzniklého smíšeného roztoku na hodnotu potřebnou pro elektrolýzu a vedením smíšeného roztoku s upraveným pH do výměníku tepla, к jeho zahřátí na teplotu elektrolýzy·The device according to the invention is particularly advantageous for a process for the production of sodium chlorate, characterized in that the electrolysis is carried out in parallel connected zones in which sodium chloride is metered from one source and the sodium chlorate obtained is discharged to form a single stream of sodium chlorate. each of said zones is formed by electroCS 271 454 B2 lyseless bezobranových spaces connected in parallel to a single distribution collection space, into which the sodium chloride solution is dosed and from which the sodium chlorate solution is discharged, the dosed sodium chloride solution being formed by introducing fresh sodium chloride solution k parts of a single stream of sodium chlorate by adjusting the pH of the resulting mixed solution to the value necessary for electrolysis and passing the pH-adjusted mixed solution to the heat exchanger to heat it to the electrolysis temperature ·

Vynález Je dále detailněji popsán s odkazy na připojené výkresy, kde:The invention is described in further detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Obr. 1 zobrazuje schematické blokové schéma zařízení pro výrobu chlorečnanu eodného;Giant. 1 is a schematic block diagram of an eodium chlorate production plant;

obr. 2 představuje, rozložený perspektivní pohled na článek pro výrobu chlorečnanu, sestrojený podle vynálezu;Figure 2 is an exploded perspective view of a chlorate cell constructed in accordance with the invention;

obr. 3 představuje uzavřený perspektivní pohled na distanční prvek elektrodové desky, použitý v článku pro výrobu chlorečnanu z obr. 2 a namontovaný na elektrodové desky;Figure 3 is a closed perspective view of the electrode plate spacer used in the chlorate cell of Figure 2 and mounted on the electrode plates;

obr. 4 představuje příčný řez článkem pro výrobu ohlorečnanu podle roviny 4-4 z obr. 2;Fig. 4 is a cross-sectional view of the chlorate production cell according to plane 4-4 of Fig. 2;

obr. 5 představuje příčný řez článkem podle roviny 5-5 z obr· 4;Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of Fig. 4;

obr. 6 představuje příčný řez článkem podle roviny 6-6 z obr. 5 a obr. 7 představuje pohled na potrubní spojení článku s re akčním zásobníkem·Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of Fig. 5; and Fig. 7 is a view of the tubular connection of the cell to the reaction container.

Na obr· 1 Je zobrazeno zařízení 22 pro výrobu chlorečnanu sodného tvořeného množinou článkových jednotek· Zařízení 22 pro výrobu chlorečnanu sestává z řady Jednotek 22 produkujících chlorečnan sodný, přičemž tyto jednotky 22 Jsou navzájem paralelně spojeny. Na obrázku jsou zobrazeny dvě Jednotky 22 produkující chlorečnan. V závislosti na požadované výrobní kapacitě Je běžné používat každou Jednotku 22 P¹*⁰ výrobu chlorečnanu sodného o velikosti například okolo 1200 tun chlorečnanu sodného za rok.In Fig. 1 there is shown a device 22 for producing sodium chlorate comprising a plurality of cell units. The device 22 for producing chlorate consists of a series of units 22 producing sodium chlorate, these units 22 being connected in parallel to each other. Two chlorate producing units 22 are shown. Depending on the required production capacity, it is common to use each Unit 22 P ¹ * ^{0 to} produce sodium chlorate of, for example, about 1200 tons of sodium chlorate per year.

Každá Jednotka 22 Pro výrobu chlorečnanu zahrnuje reakční zásobník 24 obsahující hlavní část kapaliny, ve která probíhají reakce vedoucí ke vzniku chlorečnanu z produktů elektrolýzy. К reakčnímu zásobníku 24 Je připojena množina článků 22 podle vynálezu, к provádění elektrolýzy, kde články neobsahují mezistěny a Jsou zapojeny paralelně, vztaženo ke směru toku kapaliny, což umožňuje, aby kapalina pro elektrolýzu se pohybovala z reakčního zásobníku 24 do každého článku 22 * elektrolyzovaná kapalina se z každého článku 22 reciklovala do reakčního zásobníku 22· články 22 Jsou navzájem elektricky spojeny ohebnými elektrickými spojkami 38, které umožňují relativní pohyb článků 22·Each chlorate production unit 22 includes a reaction reservoir 24 containing a major portion of the liquid in which reactions leading to the formation of chlorate from the electrolysis products take place. A plurality of cells 22 according to the invention are connected to the reaction reservoir 22 for performing electrolysis, wherein the cells do not contain partition walls and are connected in parallel to the fluid flow direction, allowing the electrolysis fluid to move from the reaction reservoir 24 into each cell 22 electrolyzed the liquid from each cell 22 has been recycled to the reaction reservoir 22; the cells 22 are electrically connected to each other by flexible electrical couplings 38 which allow relative movement of the cells 22;

Každý článek 2$ d^e opatřen vypouštěcím potrubím 42 opatřeným vypouštěcím ventilem 42 a dále odstavným ventilem 42, které umožňují individuálně odstavit Jeden až všechny články přerušením toku kapaliny a vypouštěním článků 22 ^za účelem provedení opravy.Each article 2 $ d ^e equipped with an exhaust conduit 42 fitted with a drain valve 42, as well as stabling valve 42 that allows an individual to shut down one to all articles by interrupting the flow of liquid discharges and Articles 22 ^to perform repairs.

Zařízení 22 P^ro výrobu chlorečnanu sodného využívá jediného zařízení к přípravě solanky a jejímu okyselení a Jediného výměníku tepla pro všechny jednotky 22 produkující chlorečnan sodný, které pracují vzájemně paralelně zapojené. Počet těchto Jednotek 22 závisí na Jejich individuální kapacitě a na celkové výrobní kapacitě zařízení 22· Směšovací nádrž 24 a výměník tepla J6 mají takové parametry, že jsou vhodné pro celkovou kapacitu zařízení To.Device 22 P ^ro producing sodium chlorate uses a single device к preparation of brine and its acidification and only the heat exchanger unit 22 for all producing sodium chlorate, which operate in parallel. The number of these units 22 depends on their individual capacity and on the total production capacity of the plant 22. The mixing tank 24 and the heat exchanger 16 have parameters such that they are suitable for the total capacity of the plant To.

Uspořádání článkových Jednotek 22 tak, jak Jsou ilustrovány na obrázku 1, má značné výhody. Každá Jednotlivá Jednotka 22 produkuje proud produktu o požadované koncentraci chlorečnanu, a Je výsledkem provozu většího počtu článků 22· Produkovaný proud v každém odvodním vedení 20 je takové Jakosti, že není třeba provádět dodatkovou elektrolýzu.The arrangement of the cell units 22 as illustrated in Figure 1 has considerable advantages. Each Individual Unit 22 produces a product stream of the desired chlorate concentration, and results in the operation of a plurality of cells 22. The produced stream in each discharge line 20 is of such a quality that there is no need for additional electrolysis.

Při spojení většího počtu článků 22 do paralelního zapojení s jediným reakčním zásobníkem 2i v každé jednotce 22 ^se účinek změn výrobního charakteru v článcích 22 ^na Jakost produktu sníží na minimum. Naběhnou také menší pořizovací náklady, než v případě, kdy každýWhen a plurality of cells 22 are connected in parallel with a single reaction reservoir 21 in each unit 22 ^{, the} effect of changes in the manufacturing nature of the cells 22 ^on Product Quality is minimized. They will also incur lower purchase costs than if everyone

Článek 22 ®á vlastní reakční zásobník 21·Article 22 Own reaction tank 21 ·

CS 271 454 B2CS 271 452 B2

Ohebné elektrické spojky J8 instalované mezi jednotlivé články £6 umožňují požadované změny vzájemné relativní polohy článků £6 a umožňují vyhnout se určitým potížím, ke kterým dochází při použití článků pevně umístěných na nosné desce·Flexible electric couplers J8 installed between individual links £ 6 allow desired changes in relative position of links £ 6 and avoid certain problems that occur when using links fixed to the carrier plate ·

Další údaje se týkají obrázků 2 až 6, které ilustrují detaily konstrukce článku £6 pro výrobu chlorečnanu· Tyto články představují výhodnou konstrukci článku £6 z obrázku 1 · článek 16 pro výrobu chlorečnanu má obvykle tvar uzavřeného boxu, který je znázorněn ve formě rozloženého pohledu na obrázku 2 se spodním kapalinovým přívodním rozváděoím potrubím 50 a horním kapalinovým odvodním sběrným potrubím 52. Přívodní rozváděči potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 52 jsou připevněny navařením s přímou pravoúhlou katodovou deskou 54. Přívodní rozváděči potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 52 a katodová koncové deska jsou vytvořeny z měkké oceli. Z katodové koncové desky 54 vede kolmo к ní a obvykle svisle řada tenkých ocelových katodových desek 56.Further details relate to Figures 2 to 6 illustrating details of the structure of cell £ 6 for the production of chlorate · These cells represent a convenient structure of cell £ 6 of Figure 1 · cell 16 for the production of chlorate usually has the form of a closed box shown in exploded view 2 with the lower liquid feed manifold 50 and the upper liquid drain manifold 52. The feed manifold 50 and drain manifold 52 are secured by welding with a rectangular rectangular cathode plate 54. Feed manifold 50 and drain manifold 52 and a cathode end plate. are made of mild steel. A series of thin steel cathode plates 56 extend perpendicularly and usually vertically from the cathode end plate 54.

Přívodní rozváděči potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 52 uzavírají horní a spodní dno článku 1.6, zatímco katodová koncová deska 54 a dvě vnější katodové desky 56 uzavírají tři boční stěny článku £6. Čtvrtá strana článku £6 je tvořena anodovou koncovou deskou 66.The inlet manifold 50 and the outlet manifold 52 close the top and bottom bottoms of the cell 1.6, while the cathode end plate 54 and the two outer cathode plates 56 close the three side walls of the cell 66. The fourth side of the cell 66 is formed by the anode end plate 66.

Použití přívodního rozváděcího potrubí 50 a odvodního sběrného potrubí 52 z měkké oceli umožňuje snadno spojit tyto části se zbytkem článku £6 svařením namísto použití nýtů nebo jiných spojovacích prostředků. Jinak by bylo nutné použít jako konstrukčního materiálu polymerního materiálu, který je odolný proti korozi.The use of the supply manifold 50 and the mild steel discharge manifold 52 makes it possible to easily connect these parts to the rest of the cell by welding instead of using rivets or other fasteners. Otherwise, it would be necessary to use a corrosion-resistant polymer material as a construction material.

Podobné použití elektrod jakožto vnějších stěn článku £5 zjednodušuje jeho konstrukci, protože není zapotřebí použití nýtů a těsnicích ucpávek.A similar use of the electrodes as the outer walls of the cell 5 simplifies its construction, since rivets and gland packing are not required.

Katodová koncová deska 54 zahrnuje ocelovou vnitřní katodovou desku 58, která je připevněna explozí к měděné nebo hliníkové vnější katodové desce 60. Tato struktura tvořená dvěma částmi usnadňuje účinné elektrické napojení к článku £6 a snižuje na minimum ztrátu napětí na vnitřních konektorech článku £6.The cathode end plate 54 includes a steel inner cathode plate 58 that is secured by an explosion to a copper or aluminum outer cathode plate 60. This two-part structure facilitates efficient electrical connection to cell 6 and minimizes voltage loss at the cell's inner connectors 6.

V ocelové vnitřní katodové desce 58 jsou vytvořeny vertikální zářezy 62, ve kterých jsou zasazeny a přivařeny konce katodových desek j>6.Vertical notches 62 are formed in the steel inner cathode plate 58 in which the ends of the cathode plates j> 6 are set and welded.

Dvě nejkrajnější katodové desky 56 tvořící bočníce článku £6, jsou přivařeny к vnějšímu rámu 64, ke kterému je také při vařeno přívodní rozváděči potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 52. Vnější ochranné desky 6§ jsou přivařeny к rámu 64 z vnější strany proti nejkrajnějším katodovým deskám 56.The two outermost cathode plates 56 forming the shunts of the cell 6 are welded to the outer frame 64, to which the inlet manifold 50 and the drain manifold 52 are also brewed. The outer protective plates 66 are welded to the outer frame 64 against the outermost cathode. boards 56.

Rovná pravoúhlá anodová koncová deska 66 je uspořádána paralelně ke katodové koncové desce 54 a tvoří čtvrtou stěnu článku £6. Anodová koncová deska 66 nese vertikálně seřazené tenké anodové desky 68, které jsou uspořádány mezi katodovými deskami 56. Anodovou koncovou desku 66 tvoří vnitřní titanové folie JO připevněné explosí к měděné nebo hliníkové vnější anodové desce 72; tímto uspořádáním se docílí účinného elektrického spojení a snížení ztrát napětí na minimum na spojích uvnitř článků· Ve vnitřní titanové folii JO jsou vytvořeny vertikální drážky 7£, ve kterých jsou zasazeny a přivařeny anodové desky 68. Tenké anodové desky 68 jsou s výhodou konstruovány z titanu s elektricky vodivým povrchem; povrch je například potažen kovem ze skupiny platiny nebo slitinou kovů ze skupiny platiny a nebo Jiným elektricky vodivým povlakem, jako kysličníkem kovu ze skupiny platinových kovů.The straight rectangular anode end plate 66 is arranged parallel to the cathode end plate 54 and forms the fourth cell wall 66. The anode end plate 66 carries vertically aligned thin anode plates 68 that are disposed between the cathode plates 56. The anode end plate 66 is formed by an inner titanium sheet 10 attached by an explosion to a copper or aluminum outer anode plate 72; This arrangement provides an efficient electrical connection and minimizes voltage losses at the connections within the cells. Vertical grooves 70 are formed in the inner titanium foil 10 in which the anode plates 68 are embedded and welded. The thin anode plates 68 are preferably constructed of titanium. with an electrically conductive surface; for example, the surface is coated with a platinum group metal or a platinum group metal alloy or with another electrically conductive coating, such as a platinum group metal oxide.

Tenké anodové desky 68 jsou proloženy tenkými katodovými deskami 56 ve smontovaném článku £6 a vymezují paralelní vertikální průtokové kanály J2, co umožňuje průchod elektrolytu článkem £6 směrem nahoru mezi elektrodovými deskami od přívodního rozváděcího potrubí 50 kodvodnímu sběrnému potrubí ^2. Distanční prvky J6 umožňují udržet katodové desky 56 a anodové desky 68 v požadované vzájemné vzdálenosti.The thin anode plates 68 are interleaved with the thin cathode plates 56 in the assembled cell 66 and define parallel vertical flow channels 12 allowing the electrolyte to pass upwardly between the electrode plates from the lead manifold 50 to the collecting manifold 52. The spacers 16 allow the cathode plates 56 and anode plates 68 to be kept at a desired distance from each other.

Jak je zřejmé z obrázků 2 až 6, zabírají elektrody celý prostor mezi bočními stěnami článku £6 a rozdělují prostor do vertikálních průtokových kanálů 75, tak že článek £6 má velmi vysokou elektrolytickou kapacitu.As can be seen from Figures 2 to 6, the electrodes occupy the entire space between the side walls of the cell 6 and divide the space into the vertical flow channels 75 so that the cell 6 has a very high electrolytic capacity.

Použití vertikálních zářezů 62 ve vnitřní katodové desce 58 a vertikálních drážek naThe use of vertical notches 62 in the inner cathode plate 58 and vertical grooves on the

CS 271 454 B2 vnitřní titanové folii 70, ve kterých jsou upevněny katodové desky 56 a anodové desky 68, jakož i použití distančních prvků 76 umožňují maximálně využít celý prostor článku protože katodové desky £6 a anodové desky 68 mohou být velmi tenké, například mohou mít tloušťku asi 0,16 až 0,32 cm.CS 271 454 B2 inner titanium foil 70 in which the cathode plates 56 and anode plates 68 are fixed, as well as the use of spacers 76 allow maximum utilization of the entire cell space because the cathode plates 66 and anode plates 68 can be very thin, for example about 0.16 to 0.32 cm.

Toto uspořádání se zřetelně odlišuje od dřívějších systémů, kde anodové desky byly nýtované ke koncové desce a kde byl tudíž omezen počet anodových desek, které mohly být nýtováním namontovány a kde tloušťka katodových desek byla obvykle asi 1,27 cm, aby se udržela požadovaná mezera mezi elektrodami, běžně přibližně 0,16 až asi 0,32 cm.This arrangement clearly differs from earlier systems where the anode plates were riveted to the end plate and where the number of anode plates that could be riveted was limited and where the thickness of the cathode plates was usually about 1.27 cm to maintain the desired gap between electrodes, typically about 0.16 to about 0.32 cm.

DalSÍ výhoda konstrukce s přivazovanými anodovými deskami spočívá v tom, že se vyloučí vyšší ztráta napětí mezi nýtovanými anodovými deskami a anodovou koncovou deskou 66.A further advantage of the anode plate construction is that a higher voltage loss between the riveted anode plates and the anode end plate 66 is avoided.

Tenké katodové desky £6, které se mohou v článku Д6 používat také umožňují konstruovat mnohem menší a lehčí články J.6 při zachování stejné kapacity článku US. Ohebný charakter katod umožňuje rychlou montáž svazku anodových desek 68 se svazkem katodových desek ^6, na rozdíl od poměrně neohebného katodového svazku, kde se používají tlusté katodové desky v nýtované anodové konstrukci·The thin cathode plates 66 that can be used in cell 6 also allow to construct much smaller and lighter cells, while maintaining the same cell capacity US. The flexible nature of the cathodes permits rapid assembly of the anode plate array 68 with the cathode plate array 6, as opposed to the relatively rigid cathode array where thick cathode plates are used in a riveted anode structure.

Jak Je zřejmé z detailního vyobrazení na obrázku 3 umožňují distanční prvky 76 udržovat katodové desky £6 a anodové desky 68 v požadované vzájemné poloze· Distanční člen 76 Je především tvořen cívkou, která Je formována monolitně z v podstatě pevného nevodivého materiálu odolného proti korozi, Jako polytetrafluorethylenu. Cívka £8 má krátký válcový díl 80 dimenzovaný, aby právě přesahoval tloušťku katodové desky £6 nebo anodové desky 68 a dvě hlavové části 82 o větSím průměru než jaký má válcový díl 80. Hlavové části 82 Jsou umístěny na oapčných koncích válcového dílu §0.As can be seen from the detailed illustration of Figure 3, spacers 76 allow the cathode plates 68 and anode plates 68 to be positioned in the desired relative position. The spacer 76 is primarily formed by a coil formed of a monolithically substantially rigid non-conductive corrosion resistant material such as polytetrafluoroethylene. . The coil 48 has a short cylindrical portion 80 sized to just exceed the thickness of the cathode plate 66 or anode plate 68 and the two head portions 82 larger in diameter than the cylindrical portion 80. The head portions 82 are located at the tap ends of the cylindrical portion 80.

Obě hlavové části 82 mají plochý vnitřní povrch 8J. a plochý vnější povrch 8^, který je paralelní s plochým vnitřním povrchem 8[, Šikmý okraj 8£ a válcovou část 87, vytvořenou mezi plochým vnitřním povrchem 8^ a Šikmým okrajem Q£.Both head portions 82 have a flat inner surface 81. and a flat outer surface 8, which is parallel to the flat inner surface 8 ', the oblique edge 86 and the cylindrical portion 87 formed between the flat inner surface 8', and the oblique edge 90 '.

Ploché vnitřní povrchy 8£ Jsou určeny к dosednutí na vnější povrchy katodové desky £6 nebo anodové desky 68, zatímco ploché vnější povrchy 8J Jsou určeny к dosednutí na povrchy sousedních anodových desek 68 nebo katodových desek £6 za účelem udržení požadované vzájemné vzdálenosti.The flat inner surfaces 86 are intended to abut the outer surfaces of the cathode plate 68 or anode plate 68, while the flat outer surfaces 86 are intended to abut the surfaces of adjacent anode plates 68 or cathode plate 68 to maintain the desired spacing between them.

Kulaté hlavové části 82 Jsou umístěny v ose krátkého válcového dílu 80, co umožňuje dosáhnout symetrické struktury.The round head portions 82 are disposed along the axis of the short cylindrical portion 80, allowing a symmetrical structure to be obtained.

Zatímco válcový díl 80 má s výhodou válcový tvar a tento tvar Je výhodný vzhledem ke snadné výrobě a použití, může mít válcový díl 80 například i čtvercový, Seetihranný nebo jiný průřez.While the cylindrical member 80 preferably has a cylindrical shape and this shape is advantageous with respect to ease of manufacture and use, the cylindrical member 80 may have, for example, a square, hexagonal or other cross-section.

Podobně hlavová část 82 může výhodně mít válcový průřez, který Je zobrazen na obrázku 3, ale může mít i jiný průřez s podmínkou, že Jeho největší příčný rozměr převyšuje největší příčný rozměr válcového dílu 80. Například hlavová část 82 může mít čtvercový, oválný, Seetihranný nebo pravoúhlý tvar průřezu.Similarly, the head portion 82 may advantageously have a cylindrical cross-section as shown in Figure 3, but may have another cross-section provided that its largest transverse dimension exceeds the largest transverse dimension of the cylindrical portion 80. For example, the head portion 82 may have a square, oval, hexagonal or a rectangular cross-sectional shape.

Distanční prvky 76 se mohou tvarovat z v podstatě nevodivého materiálu odolného proti korosi libovolným běžným způsobem, jako mechanickým obráběním, odléváním nebo podobně.The spacers 76 may be formed of a substantially non-conductive, corrosion-resistant material by any conventional method, such as by machining, casting or the like.

Distanční prvky 76 se montují do hrany katodové desky £6 nebo anodové desky 68, které jsou upevněny v katodové koncové desce 54 nebo anodové koncové desce 66 v počtu zajištujícím požadovanou vzdálenost desek, s podmínkou, že prodloužená drážka 84 Je protažena směrem od hrany elektrodové desky, 8 výhodou kolmo к ní, přičemž jeji vertikální rozměr je o trochu větší než průměr válcového dílu 80. Distanční prvek 76 přitom sedí v prodloužené drážce 84, ploché vnitřní povrchy §£ hlavových částí 82 dosedají na vnější povrchy elektrodové desky. Aby se zabránilo pohybu distančního prvku 76, Je prodloužená drážka 84 opatřena pojistkou 86, vzniklou mezi ní a krátkou drážkou 88, vedenou zpravidla paralelně к drážce 84.Spacers 76 are mounted to the edge of the cathode plate 66 or anode plate 68, which are mounted in the cathode end plate 54 or anode end plate 66 in a number to provide the desired plate spacing, provided that the elongated groove 84 extends away from the edge of the electrode plate The spacing element 76 sits in the elongated groove 84, the flat inner surfaces 80 of the head portions 82 abutting the outer surfaces of the electrode plate. In order to prevent the movement of the spacer 76, the extended groove 84 is provided with a fuse 86 formed between it and a short groove 88 extending generally parallel to the groove 84.

Každá katodová deska 56 nebo anodová deska 68 Je opatřena větším počtem takovýchtoEach cathode plate 56 or anode plate 68 is provided with a plurality of such

CS 271 454 B2 distančních prvků 76 a jejich počet závisí na rozměrech elektrodových desek. Obvykle je deska opatřena alespoň třemi distančními prvky 76, jedním blízko horního konce elektrodové desky, druhým poblíž spodního konce a dalším přibližně uprostřed.The number of spacers 76 and their number depends on the dimensions of the electrode plates. Typically, the plate is provided with at least three spacers 76, one near the upper end of the electrode plate, the other near the lower end, and the other approximately in the middle.

Distanční prvky se již dříve používaly v elektrolytických článcích, ale obvykle obsahovaly dvě části, které byly navzájem slisované nebo jinak spojené přes otvory vytvořené v desce článku. Tyto dvoudílné distanční prvky se obvykle ukázaly Jako nevyhovující v tom ohledu, že měly snahu se během montáže článku oddělit a tak se stávaly nevhodné,Spacers have previously been used in electrolytic cells, but usually have two parts that have been pressed together or otherwise joined through holes formed in the cell plate. These two-part spacers have generally proven unsatisfactory in that they have tended to separate during cell assembly and thus have become inappropriate,

Použití monolitního tvarovaného distančního prvku 76 nemá uvedené nedostatky a umožňuje spolehlivý dlouhotrvající neměnný prostor mezi elektrodami·The use of a monolithic shaped spacer 76 does not have the above drawbacks and allows a reliable long-lasting unchangeable space between the electrodes.

Izolační a těsnicí ucpávka 90 zajišťuje kolem obvodu anodové koncové desky 66 její elektrickou isolaci od přiléhajícího katodového rámu 64· Anodová koncová deska 66 se montuje к rámu 64 pomocí vhodných izolačních šroubů 92, které procházejí otvory 94.The insulating and sealing gland 90 provides electrical insulation around the periphery of the anode end plate 66 from the adjacent cathode frame 64. The anode end plate 66 is mounted to the frame 64 by suitable insulating screws 92 that extend through the apertures 94.

Při spojení izolačními šrouby 92 se používá hladkých návlaček 92 a podložek 9J5 o dostatečné síle, aby odolaly tlaku nezbytnému к zajištění těsnosti okolo ucpávky 90, která musí být nepropustná pro tekutiny· Vhodným materiálem, pro podložky 9^ je mel amin, pro hladké návlačky 93 polypropylen.In connection with the insulating screws 92, plain sleeves 92 and washers 9 of sufficient strength are used to withstand the pressure necessary to provide tightness around the seal 90, which must be impervious to liquids. A suitable material for washers 9 is mel amine, for plain sleeves 93 polypropylene.

К vnějšímu povrchu katodové koncové desky 5$ jsou přivařeny elektricky vodivé katodové konektorové desky 96, přičemž podobné elektricky vodivé anodové konektorové desky 98 jsou přivařeny к vnějšímu povrchu anodové koncové desky 66· Katodové konektorové desky 96 a anodové konektorové desky 98 jsou připojeny к vhodnému vedené elektrické energie, což není z akre sleno ·Electrically conductive cathode connector plates 96 are welded to the outer surface of the cathode end plate 5, and similar electrically conductive anode connector plates 98 are welded to the outer surface of the anode end plate 66. The cathode connector plates 96 and anode connector plates 98 are connected to a suitable guided electrical energy, which is not spilled from acre ·

Článek £6 je opatřen také horizontálně vybíhající upevňovací deskou £00 > pomocí které je možné upevnit článek j.6 v přímé poloze na vhodný nosný rám·The cell 6 is also provided with a horizontally extending fastening plate 80 by means of which it is possible to fasten the cell 6 in a straight position to a suitable support frame.

Ka obrázku 7 je znázorněno potrubní spojení článku j.6 к reakčnímu zásobníku M. Potrubní prvky χ02 jsou zhotovené z elektricky vodivého materiálu odolného proti korozi, jakým je například titan; jsou ve formě krátkých sekcí, které jsou navzájem elektricky izolované pomocí vhodných izolačních celků 221, aby se snížily na minimum ztráty proudu potrubím a jeho koroze, která je výsledkem rozdílu potenciálu mezi potrubím a kapalinou, která jím protéká.Figure 7 shows the tubular connection of the cell 6 to the reaction reservoir M. The tubular elements χ02 are made of an electrically conductive corrosion-resistant material such as titanium; they are in the form of short sections that are electrically insulated from each other by suitable insulating units 221 to minimize the loss of current through the pipe and its corrosion, which is the result of the potential difference between the pipe and the liquid flowing through it.

Průměr potrubek prvků ^02 je obvykle mnohem menší než u potrubí používaného u jiných článkových systémů na vzhůru se pohybujícím proudem, což je výsledkem nižší rychlosti toku kapaliny přes povrch elektrod. Typické hodnoty průměru jsou okolo 10 cm pro 35 000 A v článku na rozdíl od dřívějších řešení, kde se obvykle používá průměru 20 až 25 cm; rychlost toku je okolo 10 cm/s na rozdíl od dřívější hodnoty okolo 40 cm/s.Typically, the diameter of the ducts of the elements O 2 is much smaller than the ducts used in other upstream moving cell systems resulting from a lower liquid flow rate across the electrode surface. Typical diameter values are about 10 cm for 35,000 A in a cell, as opposed to earlier solutions where 20 to 25 cm diameter are typically used; the flow rate is about 10 cm / s as opposed to the previous value of about 40 cm / s.

Bylo zjištěno, že tato porovnatelně nízká rychlost toku kapaliny má zanedbatelný účinek na vývoj kyslíku. Uvolnění plynu závisí na podmínkách toku spíše než na zadržovaném objemu. Mnohem menší průměr potrubí způsobuje úsporu kapitálových nákladů a pokles ztrát proudu.This comparatively low liquid flow rate has been found to have a negligible effect on oxygen evolution. The release of gas depends on the flow conditions rather than the volume retained. A much smaller pipe diameter results in capital cost savings and reduced power losses.

Závěrem je možné uvést, že tento vynález poskytuje systém pro výrobu chlorečnanu sodného, který má výhody proti dosavadnímu stavu techniky a vynikající článkovou jednotku, stejně jako prostorový prvek, který se přitom používá.In conclusion, the present invention provides a sodium chlorate production system that has advantages over the prior art and an excellent cell unit, as well as a spatial element that is used in this case.

Claims

A cell for the electrolysis of sodium chloride to sodium chlorate, characterized in that the cell comprises a cathode end plate (54) made of mild steel and a titanium anode end plate (66) positioned parallel to the cathode end plate (54) and a plurality of parallel electrode cathode plates (56) of thin mild steel welded to the respective vertical

CS 271 454

2 and _indentations (62) formed in the cathode end plate (54) toward the anode end node (66), wherein a plurality of parallel thin electrode anode plates (68) made of titanium 8 by an electrically conductive surface are welded into respective parallel vertical grooves (74) In the anode end plate (66) and from the anode end plate (66) towards the cathode end plate (54), cathode plates (56) are formed which form a plurality of flow passages (75) therebetween and a supply manifold (50) of soft steel is welded to the cathode end plate (54) and to the frame (64)> which is welded to the cathode end plate (54) and the frame (64) is connected to the anode end plate (66) through the gland (90), insulating screw ( 92), sleeves (93), and washers (95), and is insulated from the anode end plate (66), and the mild steel discharge manifold (52) is welded to the frame (64) and the cathode end plate (54).

2. The cell of claim 1, wherein the cathode end plate (54) and the anode end plate (66) have an outer cathode plate (60) and an outer anode plate (72) of copper or aluminum connected by an explosion 8 to the side surface. against vertical notches (62) and believe ^J Kalniete grooves (74).

3. A cell according to claim 1 or 2, characterized in that the cathode plate (56) and the anode plate (68) have a thickness of 0.16 to 0.32 cm and the flow channels (75) have a width of 0.16 to 0.32. cm ·

4. A cell according to claim 1, 2 or 3, characterized in that adjacent cathode plates (56) and anode plates (68) have a distance formed by spacers (76) having electrically insulating properties and mounted therebetween.

A cell according to claim 4, characterized in that the spacer elements (76) form an elongated cylindrical part (80) with a length greater than the thickness of the cathode plate (56) or anode plate (68) and the passage through the elongated groove (84). within an extension from one edge of the plate and head portion (82) formed integrally at each end of the cylindrical portion (80) and having a flat inner surface (81) for attachment to the outer adjacent surface of the cathode plate (56) and anode plate (68); a flat outer surface (83) parallel to the flat inner surface (81), wherein the head portions (82) each have a maximum transverse dimension greater than the transverse dimension of the cylindrical part (80) and the width of the elongate groove (84); between the cathode plate (56) and the anode plate (68) and the elongated groove (84) is provided with a fuse (86) for extending the extension of the spacer element (76) from the extended groove (84).